电子整机装配工艺规程解读.docx
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电子整机装配工艺规程解读
电子整机装配工艺规程
1.整机装配工艺过程
1.1 整机装配工艺过程
整机装配工艺过程即为整机的装接工序安排,就是以设计文件
为依据,按照工艺文件的工艺规程和具体要求,把各种电子元器件、
机电元件及结构件装连在印制电路板、机壳、面板等指定位置上,
构成具有一定功能的完整的电子产品的过程。
整机装配工艺过程根据产品的复杂程度、产量大小等方面的不
同而有所区别。
但总体来看,有装配准备、部件装配、整件调试、
整机检验、包装入库等几个环节,如图 1 所示。
图 1整机装配工艺过程
1.2 流水线作业法
通常电子整机的装配是在流水线上通过流水作业的方式完成的。
为提高生产效率,确保流水线连续均衡地移动,应合理编制工
艺流程,使每道工序的操作时间(称节拍)相等。
流水线作业虽带有一定的强制性,但由于工作内容简单,动作
单纯,记忆方便,故能减少差错,提高功效,保证产品质量。
1.3 整机装配的顺序和基本要求
1) 整机装配顺序与原则
按组装级别来分,整机装配按元件级,插件级,插箱板级和箱、
柜级顺序进行,如图 2 所示。
图 2整机装配顺序
元件级:
是最低的组装级别,其特点是结构不可分割。
插件级:
用于组装和互连电子元器件。
插箱板级:
用于安装和互连的插件或印制电路板部件。
箱、柜级:
它主要通过电缆及连接器互连插件和插箱,并通过
电源电缆送电构成独立的有一定功能的电子仪器、设备和系统。
整机装配的一般原则是:
先轻后重,先小后大,先铆后装,先
装后焊,先里后外,先下后上,先平后高,易碎易损坏后装,上道
工序不得影响下道工序。
2)整机装配的基本要求
(1)未经检验合格的装配件(零、部、整件)不得安装,已检验合
格的装配件必须保持清洁。
(2)认真阅读工艺文件和设计文件,严格遵守工艺规程。
装配完
成后的整机应符合图纸和工艺文件的要求。
(3)严格遵守装配的一般顺序,防止前后顺序颠倒,注意前后工
序的衔接。
(4)装配过程不要损伤元器件,避免碰坏机箱和元器件上的涂覆
层,以免损害绝缘性能。
(5)熟练掌握操作技能,保证质量,严格执行三检(自检、互检
和专职检验)制度。
1.4 整机装配的特点及方法
1)组装特点
电子设备的组装在电气上是以印制电路板为支撑主体的电子元
器件的电路连接,在结构上是以组成产品的钣金硬件和模型壳体,
通过紧固件由内到外按一定顺序的安装。
电子产品属于技术密集型
产品,组装电子产品的主要特点是:
(1)组装工作是由多种基本技术构成的。
(2)装配操作质量难以分析。
在多种情况下,都难以进行质量分
析,如焊接质量的好坏通常以目测判断,刻度盘、旋钮等的装配质
量多以手感鉴定等。
(3)进行装配工作的人员必须进行训练和挑选,不可随便上岗。
2)组装方法
组装在生产过程中要占去大量时间,因为对于给定的应用和生
产条件,必须研究几种可能的方案,并在其中选取最佳方案。
目前,
电子设备的组装方法从组装原理上可以分为:
(1)功能法。
这种方法是将电子设备的一部分放在一个完整的结
构部件内,该部件能完成变换或形成信号的局部任务(某种功能)。
(2)组件法。
这种方法是制造出一些外形尺寸和安装尺寸上都统
一的部件,这时部件的功能完整退居次要地位。
(3)功能组件法。
这是兼顾功能法和组件法的特点,制造出既有
功能完整性又有规范化的结构尺寸和组件。
2.电子整机装配前的准备工艺
2.1 搪锡技术
搪锡指预先在元器件的引线、导线端头和各类线端子上挂上一
层薄而均匀的焊锡,以便整机装配时顺利进行焊接工作。
1)搪锡方法
导线端头和元器件引线的搪锡方法有电烙铁搪锡、搪锡槽搪锡
和超声波搪锡。
三种方法的搪锡温度和搪锡时间见表 1。
表 1搪锡温度和时间
(1)电烙铁搪锡
电烙铁搪锡适用于少量元器件和导线焊接前的搪锡,如图 3 所
示。
搪锡前应先去除元器件引线和导线端头表面的氧化层,清洁烙
铁头的工作面,然后加热引线和导线端头,在接触处加入适量有焊
剂芯的焊锡丝,烙铁头带动融化的焊锡来回移动,完成搪锡。
图 3电烙铁搪锡
(2)搪锡槽搪锡
搪锡槽搪锡如图 4 所示。
搪锡前应刮除焊料表面的氧化层,将
导线或引线沾少量焊剂,垂直插入搪锡槽焊料中来回移动,搪锡后
垂直取出。
对温度敏感的元器件引线,应采取散热措施,以防元器
件过热损坏。
图 4搪锡槽搪锡
(3) 超声波搪锡
超声波搪锡机发出的超声波在熔融的焊料中传播,在变幅杆端
面产生强烈的空化作用,从而破坏引线表面的氧化层,净化引线表
面。
因此事先可不必刮除表面氧化层,就能使引线被顺利地搪上锡。
把待搪锡的引线沿变幅杆的端面插入焊料槽焊料中,并在规定的时
间内垂直取出即完成搪锡,如图 5 所示。
图 5超声波搪锡
2)搪锡的质量要求及操作注意事项
(1)质量要求。
经过搪锡的元器件引线和导线端头,其根部与
离搪锡处应留有一定的距离,导线留 1 mm,元器件留 2 mm 以上。
(2) 搪锡操作应注意的事项如下:
① 通过搪锡操作,熟悉并严格控制搪锡的温度和时间。
② 当元器件引线去除氧化层且导线剥去绝缘层后,应立即搪锡,
以免再次氧化或沾污。
③ 对轴向引线的元器件搪锡时,一端引线搪锡后,要等元器件
充分冷却后才能进行另一端引线的搪锡。
④ 部分元器件,如非密封继电器、波段开关等,一般不宜用搪
锡槽搪锡,可采用电烙铁搪锡。
搪锡时严防焊料和焊剂渗入元器件
内部。
⑤ 在规定的时间内若搪锡质量不好,可待搪锡件冷却后,再进
行第二次搪锡。
若质量依旧不好,应立即停止操作并找出原因。
⑥ 经搪锡处理的元器件和导线要及时使用,一般不得超过三天,
并需妥善保存。
⑦ 搪锡场地应通风良好,及时排除污染气体。
2.2 元器件引
线的成形和屏蔽导线的端头处理
2.2.1 元器件引线的成形
为了便于安装和焊接,提高装配质量和效率,加强电子设备的
防震性和可靠性,在安装前,根据安装位置的特点及技术方面的要
求,要预先把元器件引线弯曲成一定的形状。
手工操作时,为了保证成形质量和成形的一致性,也可应用简
便的专用工具,如图 6 所示。
图 6(a)为模具,图 6(b)为卡尺,它们
均可方便地把元器件引线成形为图 6(c)的形状。
图 6引线成形重要工具
2.2.2 引线成形的技术要求
(1)引线成形后,元器件本体不应产生破裂,表面封装不应损
坏,引线弯曲部分不允许出现模印、压痕和裂纹。
(2)引线成形后,其直径的减小或变形不应超过 10%,其表面
镀层剥落长度不应大于引线直径的 1/10。
(3)若引线上有熔接点,则在熔接点和元器件本体之间不允许有
弯曲点,熔接点到弯曲点之间应保持 2 mm 的间距。
(4)引线成形尺寸应符合安装要求。
弯曲点到元器件端面的最小距离 A 不应小于 2 mm,弯曲半径 R
应大于或等于 2 倍的引线直径,如图 7 所示。
图中,A≥2
mm;R≥2d(d 为引线直径);h 在垂直安装时大于等于 2mm,在水
平安装时为 0~2 mm。
图 7引线成形图
半导体三极管和圆形外壳集成电路的引线成形要求如图 8 所示。
图中除角度外,单位均为 mm。
(a) 三极管;(b) 圆形外壳集成电路
图 8三极管及圆形外壳引线成形图
扁平封装集成电路的引线成形要求如图 9 所示。
图中 W 为带状
引线厚度,R≥2W,带状引线弯曲点到引线根部的距离应大于等于 1
mm。
(5)引线成形后的元器件应放在专门的容器中保存,元器件的
型号、规格和标志应向上。
图 9扁平集成电路引线成形图
2.3 屏蔽导线的端头处理
为了防止导线周围的电场或磁场干扰电路正常工作而在导线外
加上金属屏蔽层,即构成了屏蔽导线。
在对屏蔽导线进行端头处理
时应注意去除的屏蔽层不宜太多,否则会影响屏蔽效果。
屏蔽线是
两端接地还是一端接地要根据设计要求来定,一般短的屏蔽线均采
用一端接地。
屏蔽导线端头去除屏蔽层的长度如图 3.10 所示。
具体长度应根
据导线的工作电压而定,通常可按表 3.2 中的数据选取。
图 10屏蔽导线去屏蔽层的长度
表 3.2去除屏蔽层的长度
通常应在屏蔽导线线端处剥落一段屏蔽层,并做好接地焊接的
准备,有时还要加接导线及进行其他的处理。
现分述于下:
(1)剥落屏蔽层并整形搪锡。
如图 11(a)所示,在屏蔽导线端部
附近把屏蔽层开个小孔,挑出绝缘导线,并按图 11(b)所示,把剥
落的屏蔽层编织线整形并搪好一段锡。
(a) 挑出导线;(b) 整形搪锡
图 11剥落屏蔽层并整形搪锡
(2)在屏蔽层上加接导线。
有时剥落的屏蔽层长度不够,需加焊
接地导线,可按图 12 所示,把一段直径为 0.5~0.8 mm 的镀银铜线
的一端绕在已剥落的并经过整形搪锡处理的屏蔽层上,绕约 2~3 圈
并焊牢。
图 12加焊接地导线
有时也可不剥落屏蔽层,而在剪除一段金属屏蔽层后,选取一
段适当长度的导电良好的导线焊牢在金属屏蔽层上,再用绝缘套管
或热缩性套管,从如图 13 所示的方向套住焊接处,以起到保护焊接
点的作用。
图 13加套管的接地线焊接
2.4 电缆的加工
2.4.1 棉织线套低频电缆的端头绑扎
棉织线套多股电缆一般用作经常移动的器件的连线,如电话线、
航空帽上的耳机线及送话器线等。
绑扎端头时,根据工艺要求,先
剪去适当长度的棉织线套,然后用棉线绑扎线套端,缠绕宽度 4~8
mm,缠绕方法见图 14。
拉紧绑线后,将多余绑线剪掉,在绑线上涂
以清漆 Q98-1 胶。
图 14棉织线套低频电缆的端头绑扎
2.4.2 绝缘同轴射频电缆的加工
对绝缘同轴射频电缆进行加工时,应特别注意芯线与金属屏蔽
层间的径向距离,如图 15 所示。
图 15绝缘同轴射频电缆加工图
如果芯线不在屏蔽层的中心位置,则会造成特性阻抗不准确,
信号传输受到损耗。
焊接在射频电缆上的插头或插座要与射频电缆
相匹配,如 50Ω 的射频电缆应焊接在 50Ω 的射频插头上。
焊接处
芯线应与插头同心。
射频同轴电缆特性阻抗计算公式如下:
其中,Z 为特性阻抗(Ω);D 为金属屏蔽层直径;d 为芯线直径;
ε 为介质损耗。
2.4.3 扁电缆的加工
扁电缆又称带状电缆,是由许多根导线结合在一起,相互之间
绝缘,整体对外绝缘的一种扁平带状多路导线的软电缆。
这种电缆
造价低、重量轻、韧性强、使用范围广,可用作插座间的连接线、
印制电路板之间的连接线及各种信息传递的输入/输出柔性连接。
剥去扁电缆绝缘层需要专门的工具和技术。
最普通的方法是使
用摩擦轮剥皮器的剥离法。
如图 16 所示,两个胶木轮向相反方向旋
转,对电缆的绝缘层产生摩擦而熔化绝缘层,然后绝缘层熔化物被
抛光刷刷掉。
如果摩擦轮的间距正确,就能整齐、清洁地剥去需要
剥离的绝缘层。
图 16用摩擦轮剥皮器剥去扁电缆绝缘层
图 17 是一种用刨刀片去除扁电缆绝缘层的方法。
刨刀片可用电
加热,当刨刀片被加热到足以熔化绝缘层时,将刨刀片压紧在扁电
缆上,按图示方向拉动扁电缆,绝缘层即被刮去。
剥去了绝缘层的
端头可用抛光的方法或用合适的溶剂清理干净。
扁电缆与电路板的连接常用焊接或专用固定夹具完成。
图 17用刨刀片剥扁电缆绝缘层
3.印制电路板的组装
3.1 印制电路板装配工艺
3.1.1 元器件在印制板上的安装方法
元器件在印制板上的安装方法有手工安装和机械安装两种,前
者简单易行,但效率低,误装率高;后者安装速度快,误装率低,
但设备成本高,引线成形要求严格。
一般有以下几种安装形式:
(1)贴板安装。
其安装形式如图 18 所示,它适用于防震要求高
的产品。
元器件贴紧印制基板面,安装间隙小于 1mm。
当元器件为
金属外壳,安装面又有印制导线时,应加垫绝缘衬垫或绝缘套管。
图 18贴板安装
(2)悬空安装。
其安装形式如图 19 所示,它适用于发热元件的
安装。
元器件距印制基板面要有一定的距离,安装距离一般为 3~8
mm。
图 19悬空安装
(3)垂直安装。
其安装形式如图 3.20 所示,它适用于安装密度
较高的场合。
元器件垂直于印制基板面,但大质量细引线的元器件
不宜采用这种形式。
(4)埋头安装。
其安装形式如图 21 所示。
这种方式可提高元器
件防震能力,降低安装高度。
由于元器件的壳体埋于印制基板的嵌
入孔内,因此又称为嵌入式安装。
图 20垂直安装
图 21埋头安装
(5)有高度限制时的安装。
其安装形式如图 22 所示。
元器件安
装高度的限制一般在图纸上是标明的,通常处理的方法是垂直插入
后,再朝水平方向弯曲。
对大型元器件要特殊处理,以保证有足够
的机械强度,经得起振动和冲击。
图 3.22有高度限制时的安装
(6)支架固定安装。
其安装形式如图 23 所示。
这种方式适用于
重量较大的元件,如小型继电器、变压器、扼流圈等,一般用金属
支架在印制基板上将元件固定。
图 23有固定支架的安装
3.1.2 元器件安装注意事项
(1)元器件插好后,其引线的外形有弯头时,要根据要求处理
好,所有弯脚的弯折方向都应与铜箔走线方向相同,如图 3.24(a)
所示。
图 3.24(b)、(c)所示的走线方向则应根据实际情况处理。
图 3.24引线弯脚方向
(2)安装二极管时,除注意极性外,还要注意外壳封装,特别是
在玻璃壳体易碎,引线弯曲时易爆裂的情况下,在安装时可将引线
先绕 1~2 圈再装。
(3)为了区别晶体管和电解电容等器件的正负端,一般是在安装
时,加带有颜色的套管以示区别。
(4)大功率三极管一般不宜装在印制板上,因为它发热量大,易
使印制板受热变形。
3.2 印制电路板组装工艺流程
3.2.1 手工方式
在产品的样机试制阶段或小批量试生产时,印制板装配主要靠
手工操作,即操作者把散装的元器件逐个装接到印制基板上。
其操
作顺序是:
待装元件→引线整形→插件→调整位置→剪切引线→固定位置
→焊接→检验。
对于这种操作方式,每个操作者都要从头装到结束,效率低,
而且容易出差错。
对于设计稳定,大批量生产的产品,印制板装配工作量大,宜
采用流水线装配。
这种方式可大大提高生产效率,减少差错,提高
产品合格率。
流水操作是把一次复杂的工作分成若干道简单的工序,每个操
作者在规定的时间内完成指定的工作量(一般限定每人约 6 个元器件
插件的工作量)。
每拍元件(约 6 个)插入→全部元器件插入→一次性切割引线→
一次性锡焊→检查。
引线切割一般用专用设备——割头机一次切割完成,锡焊通常
用波峰焊机完成。
3.2.2 自动装配工艺流程
手工装配使用灵活方便,广泛应用于各道工序或各种场合,但
速度慢,易出差错,效率低,不适应现代化生产的需要。
尤其是对
于设计稳定、产量大和装配工作量大而元器件又无需选配的产品,
宜采用自动装配方式。
(1)自动装配工艺过程。
自动装配工艺过程框图如图 25 所示。
经过处理的元器件装在专用的传输带上,间断地向前移动,保证每
一次有一个元器件进到自动装配机的装插头的夹具里。
图 25自动装配工艺过程图
(2)自动装配对元器件的工艺要求。
自动插装是在自动装配机上
完成的,对元器件装配的一系列工艺措施都必须适合于自动装配的
一些特殊要求,并不是所有的元器件都可以进行自动装配,在这里
最重要的是采用标准元器件和尺寸。
4.整机调试与老化
4.1 整机调试的内容和程序
4.1.1 调试工作的主要内容
调试一般包括调整和测试两部分工作。
整机内有电感线圈磁心、
电位器、微调可变电容器等可调元件,也有与电气指标有关的机械
传动部分、调谐系统部分等可调部件。
调试的主要内容如下:
(1) 熟悉产品的调试目的和要求。
(2) 正确合理地选择和使用测试所需要的仪器仪表。
(3)严格按照调试工艺指导卡,对单元电路板或整机进行调试
和测试。
调试完毕,用封蜡、点漆的方法固定元器件的调整部位。
(4)运用电路和元器件的基础理论知识分析和排除调试中出现
的故障,对调试数据进行正确处理和分析。
4.1.2 整机调试的一般程序
电子整机因为各自的单元电路的种类和数量不同,所以在具体
的测试程序上也不尽相同。
通常调试的一般程序是:
接线通电、调
试电源、调试电路、全参数测量、温度环境试验、整机参数复调。
(1)接线通电。
按调试工艺规定的接线图正确接线,检查测试设
备、测试仪器仪表和被调试设备的功能选择开关、量程挡位及有关
附件是否处于正确的位置。
经检查无误后,方可开始通电调试。
(2)调试电源。
调试电源分三个步骤进行:
① 电源的空载初调。
② 等效负载下的细调。
③ 真实负载下的精调。
(3)电路的调试。
电路的调试通常按各单元电路的顺序进行。
(4)全参数测试。
经过单元电路的调试并锁定各可调元件后,应
对产品进行全参数的测试。
(5)温度环境试验。
温度环境试验用来考验电子整机在指定的环
境下正常工作的能力,通常分低温试验和高温试验两类。
(6)整机参数复调。
在整机调试的全过程中,设备的各项技术
参数还会有一定程度的变化,通常在交付使用前应对整机参数再进
行复核调整,以保证整机设备处于最佳的技术状态。
4.2 整机的加电老化
4.2.1 加电老化的目的
整机产品总装调试完毕后,通常要按一定的技术规定对整机实
施较长时间的连续通电考验,即加电老化试验。
加电老化的目的是
通过老化发现并剔除早期失效的电子元器件,提高电子设备工作可
靠性及使用寿命,同时稳定整机参数,保证调试质量。
4.2.2 加电老化的技术要求
整机加电老化的技术要求有:
温度、循环周期、积累时间、测
试次数和测试间隔时间等几个方面。
(1)温度。
整机加电老化通常在常温下进行。
有时需对整机中的
单板、组合件进行部分的高温加电老化试验,一般分三级:
40±2℃、
55±2℃和 70±2℃。
(2)循环周期。
每个循环连续加电时间一般为 4 小时,断电时间
通常为 0.5 小时。
(3)积累时间。
加电老化时间累计计算,积累时间通常为200
小时,也可根据电子整机设备的特殊需要适当缩短或加长。
(4)测试次数。
加电老化期间,要进行全参数或部分参数的测试,
老化期间的测试次数应根据产品技术设计要求来确定。
(5)测试间隔时间。
测试间隔时间通常设定为 8 小时、12 小时
和 24 小时几种,也可根据需要另定。
4.2.3 加电老化试验大纲
整机加电老化前应拟制老化试验大纲作为试验依据,老化试验
大纲必须明确以下主要内容:
(1)老化试验的电路连接框图;
(2)试验环境条件、工作循环周期和累积时间; (3)试验需用的
设备和测试仪器仪表; (4)测试次数、测试时间和检测项目;
(5)数据采集的方法和要求; (6)加电老化应注意的事项。
4.2.4 加电老化试验的一般程序
(1)按试验电路连接框图接线并通电。
(2)在常温条件下对整机进行全参数测试,掌握整机老化试验前
的数据。
(3)在试验环境条件下开始通电老化试验。
(4)按循环周期进行老化和测试。
(5)老化试验结束前再进行一次全参数测试,以作为老化试验的
最终数据。
(6)停电后,打开设备外壳,检查机内是否正常。
(7)按技术要求重新调整和测试。